Syfte: Rödfyr är gruvavfall från förbränning av alunskiffer. Materialet finns i naturen på många platser i Västra Götaland. Fram till 80-talet användes rödfyren som utfyllnadsmaterial men numera är användningen begränsad då materialet lakar tungmetaller. Mängden avfall som går till deponi skall minskas. Möjligheten att deponera rödfyrsmassor är därmed begränsad då områden med rödfyrshögar skall bebyggas. Syftet med denna studie är därför att öka kunskapen om hur rödfyrsmassor kan hanteras på ett miljömässigt och ekonomiskt sätt. Målet är att ge förslag på användningsområden och hanteringsmetoder för rödfyrsmassor för att bidra till bättre miljö och ekonomiska och förutsättningar. Genom att utreda vilka krav som ställs på användning av rödfyr, söktes svar på möjliga användningsområden och konstruktionslösningar för att minska lakningen. Denna studie är ett examensarbete som genomförts i samarbete med Skövde kommun. Metod: Valda metoder för datainsamling är litteraturstudie, dokumentanalys samt semi-strukturerade intervjuer. I litteraturstudien studerades litteratur om avfall, rödfyr, och efterbehandlingsmetoder. I dokumentanalysen studerades miljöutredningar för rödfyr för att erhålla kunskap om lakningen. Intervjuerna gav information om tillståndsmyndigheternas arbete med rödfyr, och sakkunnigas förslag på hur rödfyr bör användas och hanteras. Resultat: Studien visade att det finns andra användningsområden än deponi, samt att det finns metoder för att begränsa rödfyrens lakning. Det måste finnas kunskaper om hur rödfyrens spridning sker vid omröring och flytt. Att förhindra lakning kan uppnås genom att kapsla in rödfyren med hjälp av olika tätskikt. Detta innebär att rödfyren kan nyttjas som en resurs, ytor blir tillgängliga för exploatering, samt att rödfyren inte är tillgänglig för människor, och att lakningen till grundvattnet minskas. Konsekvenser: Rödfyr kan användas som utfyllnadsmaterial vid mindre känslig markanvändning, såsom industriområden och vägar. Detta är under förutsättning att övertäckning av massorna sker för att undvika lakning. Asfaltsytor, i kombination med ett tätskikt på ovansida, samt vertikala sidor, begränsar lakningen avsevärt. Överytan kan då utnyttjas för exploatering. Transportsträckan är ofta ekonomiskt avgörande för om rödfyren kan flyttas eller inte. Om rödfyren kan nyttjas för utfyllnadsändamål minskar kostnaden för inköp av material, och nya uttag av massor belastar inte miljön. Begränsningar: Den rödfyr som studerats är den som finns i Skövde Kommun. Studien bör dock kunna tillämpas på övriga länet. En begränsning är att intervjustudien inte genomfördes så omfattande. Ytterligare hade genomförande av skaktester i studien kunnat bidra med kunskap. På grund av den tid som krävs för detta var det ej möjligt. Dock erhölls bekräftande svar från de olika metoderna, och slutsatser kunde därmed trianguleras. / Purpose: Burnt alum shale is mining waste derived from combustion of the same rock. It exists in several places in Västra Götaland. Alum shale was previously used as filling but nowadays the use is limited thus the material is leaching heavy metals. The amount of waste normally put in landfills shall now be diminishing. Therefore the possibility to landfilling alum shale is limited. The purpose of this study is to increase the knowledge of how alum shale can be dealt with in an environmentally safe and economically beneficial way. The goal is to bring out suggestions for applications of use and ways of handling the excavations to contribute to a better environment and to achieve better financial conditions. By investigate what claims need to be achieved for the possibility of using Alum shale, useful areas of use and suitable management where brought forward. This study has been composed as a mean to get a bachelor degree in engineering, with the benefitial partner Skövde kommun. Method: Literature study, document analysis and interviews where used as research methods. Research on waste, alum shale and remediation techniques where studied in the literature study. In the document analysis, environmental study were analysed to retain knowledge of leachate. The interviews presented information of the authorities work with alum shale and experts’ suggestions of how alum shale can be used and handled. Findings: This study showed that there is other applications than landfills, and that there is methods to limit the leachate. If to be used, knowledge of the alum shale’s propensity of spreading due to stirring and relocation must be known. To inhibit leachate van be achieved by encapsulate the alum shale by waterproofing. This means that the alum shale can be used as a resource. Areas will be available for exploitation, it will not affect people in the surroundings, and the leachate to the groundwater will diminish. Implications: At minor sensitive land use, alum shale can be used as filling material, such as industrial areas and roads. This implicates waterproofing of the material. Asphalted surface, in combination of waterproofing the top surface and the vertical sides limits the leachate of metals considerably. The haul is often ruling the possibility to relocate the shale. If the alum shale, at disposal, could be used for filling purposes, the cost of purchasing new material, and outlet of new raw material does not need to burden the environment. Limitations: The alum shale studied is the one of Skövde County. The study should though be applicable to the whole of Västra Götaland. Not having the time to expand the interviews and include more people with research experience and expertise, is one of the limitations of this study. Also, carry out leachate tests could have contributed with more knowledge.

This study focuses on the particle tracking of reactive transport with groundwater in a tailing dam, specifically at the Malmberget mine in Northern Sweden. Understanding the geochemical behaviour of major elements and trace metals in the subsurface environment with a focus on the tailings sand and moraine layers. The mobility and interactions of pollutants through a period of time were simulated using advanced modelling programmes such as FASTREACT, PHREEQC, and MIKE SHE.  The results reveal that major elements such as calcium (Ca), sodium (Na), and sulphate (SO₄) remain stable, indicating minimal geochemical reactions within the tailings sand layer. A decline in pH, primarily due to pyrite oxidation, highlights key geochemical changes. Trace metals, including cobalt (Co), copper (Cu), nickel (Ni), strontium (Sr), uranium (U), and zinc (Zn), maintain constant concentrations, attributed to the uniformity of processed water both as the infiltrating and existing solution in the tailings sand. In the moraine layer, the incoming water supersedes the existing water, achieving the concentration of the incoming water after subsurface mixing. Consequently, it is essential to assess the concentration reaching the lake to determine safety levels.  In the closure scenario, rainwater replaces the processed water as the infiltrating solution, resulting in gradual dilution and displacement of the original process water chemistry within the tailings sand. This natural attenuation process enhances subsurface water quality by reducing contaminant levels initially introduced by mining operations. In moraine, the incoming concentration from the sand supersedes that of the existing groundwater, leading to an increase in the concentration of the moraine layer. The study also examines travel times, indicating rapid particle movement through the sand layer and more variable travel times through the moraine layer, reflecting geological heterogeneities.  The study emphasises the importance to combine geochemical and hydrological models when evaluating tailings dam effects on the ecosystem in order to decrease the negative consequences of mining operations. The study recommends that future work should add dynamic situations and precise geochemical interactions to improve the knowledge of contaminant behaviour, while accepting limitations such as the assumption of steady-state flow and simplified geochemical processes.  Overall, this study contributes to the development of sustainable mining practices and the protection of surrounding water resources by providing a comprehensive analysis of a simple subsurface geochemical and hydrological processes and their impacts. / Denna studie fokuserar på partikelspårning av reaktiv transport med grundvatten i en avfallsdamm, specifikt vid Malmbergets gruva i norra Sverige. Förstå det geokemiska beteendet hos viktiga grundämnen och spårmetaller i den underjordiska miljön med fokus på avfallssand och moränlager. Föroreningarnas rörlighet och interaktioner under en tidsperiod simulerades med hjälp av avancerade modelleringsprogram som FASTREACT, PHREEQC och MIKE SHE.  Resultaten visar att huvudämnen som kalcium (Ca), natrium (Na) och sulfat (SO4) förblir stabila, vilket indikerar minimala geokemiska reaktioner i avfallssandskiktet. En minskning av pH, främst på grund av pyritoxidation, belyser viktiga geokemiska förändringar. Spårmetaller, inklusive kobolt (Co), koppar (Cu), nickel (Ni), strontium (Sr), uran (U) och zink (Zn), upprätthåller konstanta koncentrationer, vilket tillskrivs enhetligheten hos bearbetat vatten både som infiltrerande och befintlig lösning i avfallssanden. I moränskiktet ersätter det inkommande vattnet det befintliga vattnet och uppnår koncentrationen av det inkommande vattnet efter blandning under ytan. Följaktligen är det viktigt att bedöma koncentrationen som når sjön för att fastställa säkerhetsnivåer.  I stängningsscenariot ersätter regnvatten det processade vattnet som den infiltrerande lösningen, vilket resulterar i gradvis utspädning och förskjutning av den ursprungliga processvattenkemin i avfallssanden. Denna naturliga dämpningsprocess förbättrar vattenkvaliteten under ytan genom att minska föroreningsnivåerna som initialt introducerades av gruvdrift. I morän ersätter den inkommande koncentrationen från sanden den i det befintliga grundvattnet, vilket leder till en ökning av koncentrationen av moränlagret. Studien undersöker också restider, vilket indikerar snabb partikelrörelse genom sandlagret och mer varierande restider genom moränlagret, vilket återspeglar geologiska heterogeniteter.  Studien understryker vikten av att kombinera geokemiska och hydrologiska modeller vid utvärdering av avfallsdammseffekter på ekosystemet för att minska de negativa konsekvenserna av gruvdrift. Studien rekommenderar att framtida arbete bör lägga till dynamiska situationer och exakta geokemiska interaktioner för att förbättra kunskapen om föroreningars beteende, samtidigt som begränsningar som antagandet om steady-state flöde och förenklade geokemiska processer accepteras.  Sammantaget bidrar denna studie till utvecklingen av hållbara gruvdriftsmetoder och skyddet av omgivande vattenresurser genom att tillhandahålla en omfattande analys av en enkel underjordisk geokemiska och hydrologiska processer och deras effekter.

Löslighet och transport av sällsynta jordartsmetaller i Källfallsfältets gruvsandsmagasin Hugo de Campos Pereira Syftet med detta arbete har varit att kartlägga vilka mekanismer som styr lösligheten av sällsynta jordartsmetaller (eng. rare earth elements, REE) i sulfidhaltig anrikningssand vid den föredetta gruvan Källfallsfältet i Västmanland. För syftet har markvatten- och grundvattenprovtagning utförts, tillsammans med laktester och geokemisk modellering med Visual MINTEQ ver. 3.0. Resultaten visade att sulfidvittring är den främsta processen som styr pH i anrikningssanden, och därmed också indirekt REEs löslighet. Däremot är sulfidvittring ingen källa till REE i sig då ämnena inte föreligger sulfidbundna, något som oxiderat tillgänglighetstest NT ENVIR 006 visade. Istället går REE ut i lösning i anrikningssanden genom vittring av lättvittrade silikatmineral. Vanligtvis betraktas metall bunden i silikatform inte som geokemiskt aktiv. Jämförelser mellan laktester med olika jämviktstid visade att en kinetisk (tidsberoende) faktor föreligger, kopplad till nämnda silikatvittring, som påverkar pH och således också metallöslighet vid laktester på anrikningssanden. Vid jämförelse mellan laktester och halter i anrikningssandens mark- och grundvatten bör denna därmed vägas in. Det pH-statiska laktestet SIS-CEN/TS 14997 visade begränsad möjlighet att undersöka kinetik med anledning av att det utförs under förhållandevis kort tid, 48 timmar. REE- och Cu-halter vid syratitrering (de behandlingar med lägst syratillsatser) och enstegslakning (SIS-CEN ISO/TS 21268-2:2010) visade god, respektive förhållandevis god, överensstämmelse med uppmätta markvattenhalter. Detta visade att syratitrering och enstegslakning är laktest som är tillämpbara, respektive förhållandevis väl tillämpbara, för att uppskatta markvattenhalter i anrikningssanden. Specieringsmodellering med Visual MINTEQ ver. 3.0 visade att pH och DOC är de viktigaste parametrarna som styr REEs speciering i anrikningssandens mark-, grund och ytvatten. Samtliga REE bildar starka komplex med löst organiskt material, men koncentrationerna av DOC var generellt sett låga. I sura sulfatrika mark-, grund och ytvatten domineras specieringen av lösta sulfatkomplex, huvudsakligen (REE)SO4+, följt av fria hydratiserade joner som näst vanligaste förekomstform. Dessa resultat överensstämmer väl med tidigare modelleringsstudier av REEs speciering i sura sulfatrika vatten resulterande från gruvavfall. Med bakgrund av detta och av att REEs ekotoxicitet verkar överensstämma med den fria jon-modellen (eng. free ion model) förväntas REE uppvisa högre toxicitet vid låga pH-värden. / Solubility and transport of rare earth elements in the mine tailings of Källfallsfältet Hugo de Campos Pereira The mechanisms which govern the solubility of rare earth elements (REEs) in sulfide-containing tailings at the former mine site of Källfallsfältet (Västmanland, Sweden) were studied by the means of soil water and ground water sampling, leaching tests and geochemical modeling using Visual MINTEQ ver. 3.0. The results showed that weathering of sulfides is the primary process governing pH in the tailings, and thus also REE solubility. However, weathering of sulfides is no source for REE in itself since the elements are not bound in sulfides, which the oxidized availability test NT ENVIR 006 showed. Instead REE are released into solution by weathering of easily weathered silicates. Usually, metal bound in silicate form is not considered geochemically active. A kinetic (time dependent) factor, associated with the weathering of silicates, was found to affect pH and thus also metal solubility in leaching tests performed on the tailings. The standardized pH static leaching test (SIS-CEN/TS 14997) showed limitations in observing kinetic effects because of its relatively short equilibration time (48 h). Thus, in future studies with similar materials, leaching test kinetics should be taken into account when comparing leached concentrations with field measured concentrations. Acid titration and one step batch test (SIS-CEN ISO/TS 21268-2:2010) proved to be applicable and relatively well applicable to the tailings, respectively, in order to estimate soil solution concentrations. Speciation calculations using Visual MINTEQ ver. 3.0 showed that pH and DOC concentration are the most important factors which affect REE speciation in soil solution, ground water and surface water associated with the tailings. In acid sulfate rich solutions, low in DOC, speciation is dominated by sulfate complexes, mainly (REE)SO4+, followed by free dissolved ions as the second most common form. These results are in accordance with previous modeling studies of REE speciation in acid sulfate rich waters resulting from tailings. This, together with previous results showing that REE ecotoxicity seems to follow the free ion model, implies that the toxicity of the elements is expected to increase with decreasing pH value.